JP4042741B2

JP4042741B2 - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP4042741B2
Application number: JP2004362117A
Authority: JP
Inventors: 一郎三原
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2004-12-15
Filing date: 2004-12-15
Publication date: 2008-02-06
Anticipated expiration: 2024-12-15
Also published as: JP2006173285A

Description

この発明は半導体装置の製造方法に関する。

従来の半導体装置には、ＣＳＰ(chip size package)と呼ばれる半導体構成体のサイズ外にも接続端子としての半田ボールを備えるため、上面側に複数の柱状電極を有する半導体構成体をベース板の上面に接着層を介して接着し、半導体構成体の周囲におけるベース板の上面に絶縁層を設け、半導体構成体および絶縁層の上面に上層絶縁膜を設け、半導体構成体の柱状電極上における上層絶縁膜に開口部を設け、上層絶縁膜の上面に上層配線を上層絶縁膜の開口部を介して半導体構成体の柱状電極に接続させて設け、上層配線の接続パッド部を除く部分をオーバーコート膜で覆い、上層配線の接続パッド部上に半田ボールを設けたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−２２１４１７号公報（図１）

ところで、上記従来の半導体装置では、上層配線を電解メッキにより形成しているが、上層配線の一部は、上層絶縁膜の開口部を介して半導体構成体の柱状電極に接続させるために、上層絶縁膜の開口部内に形成される。一方、ＣＳＰと呼ばれる半導体構成体の高密度化により柱状電極の径が小さくなると、これに伴い、柱状電極上における上層絶縁膜に形成される開口部の径も小さくなる。そして、上層配線を形成するための電解メッキ時に、上層絶縁膜の径の小さい開口部内に気泡などが入り込むと、この入り込んだ気泡などが排出されにくくなり、気泡などが入り込んだ開口部内にメッキ液が浸透せず、ボイドが発生し、断線や接触不良が発生するという問題がある。

そこで、この発明は、絶縁膜などに形成される上下導通用の開口部の径が小さくなっても、配線を形成するための電解メッキ時に当該開口部内に気泡などが全く入り込まないようにすることができる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

この発明の半導体装置の製造方法は、上記目的を達成するため、少なくとも半硬化状態の熱硬化性樹脂を含む絶縁材料からなるベース板形成用シートに上下導通用の開口部を形成する工程と、前記ベース板形成用シートの開口部内に導電性ペーストからなる上下導通部形成用ペーストを充填する工程と、前記上下導通部形成用ペーストを含む前記ベース板形成用シート上に、半導体基板、該半導体基板の一面に設けられた複数の外部接続用電極を有する複数の半導体構成体を相互に離間させて配置する工程と、前記ベース板形成用シート中の熱硬化性樹脂を硬化させてベース板を形成するとともに、前記上下導通部形成用ペーストを硬化させて上下導通部を形成し、且つ、前記ベース板上に前記半導体構成体を、前記外部接続用電極を前記上下導通部に食い込ませた状態で、固着する工程と、少なくとも前記半導体構成体の周囲における前記ベース板上に絶縁層を形成する工程と、前記半導体構成体間において前記絶縁層および前記ベース板を切断して、前記半導体構成体が少なくとも１つ含まれる半導体装置を複数個得る工程と、を含むことを特徴とするものである。
また、この発明は、少なくとも半硬化状態の熱硬化性樹脂を含む絶縁材料からなるベース板形成用シートに上下導通用の開口部を形成する工程と、前記ベース板形成用シートの開口部内およびその上方に導電性ペーストからなる上下導通部形成用ペーストを形成する工程と、前記上下導通部形成用ペーストを含む前記ベース板形成用シート上に、半導体基板および該半導体基板の一面に設けられた複数の再配線を有する複数の半導体構成体を相互に離間させて配置する工程と、前記ベース板形成用シート中の熱硬化性樹脂を硬化させてベース板を形成するとともに、前記上下導通部形成用ペーストを硬化させて上下導通部を形成し、且つ、前記ベース板上に前記半導体構成体を、前記再配線の接続パッド部を前記上下導通部に接続させ、且つ、前記再配線を前記ベース板に埋め込んだ状態で、固着する工程と、少なくとも前記半導体構成体の周囲における前記ベース板上に絶縁層を形成する工程と、前記半導体構成体間において前記絶縁層および前記ベース板を切断して、前記半導体構成体が少なくとも１つ含まれる半導体装置を複数個得る工程と、を含むことを特徴とするものである。
さらに、この発明は、少なくとも半硬化状態の熱硬化性樹脂を含む絶縁材料からなるベース板形成用シートに上下導通用の開口部を形成する工程と、前記ベース板形成用シートの開口部内およびその上方に導電性ペーストからなる上下導通部形成用ペーストを形成する工程と、前記上下導通部形成用ペーストを含む前記ベース板形成用シート上に、半導体基板、該半導体基板の一面に設けられた複数の再配線および該再配線の接続パッド部以外を覆うオーバーコート膜を有する複数の半導体構成体を相互に離間させて配置する工程と、前記ベース板形成用シート中の熱硬化性樹脂を硬化させてベース板を形成するとともに、前記上下導通部形成用ペーストを硬化させて上下導通部を形成し、且つ、前記ベース板上に前記半導体構成体を、前記上下導通部の前記開口部の上方に形成された部分を前記再配線の接続パッド部に接続させた状態で、固着する工程と、少なくとも前記半導体構成体の周囲における前記ベース板上に絶縁層を形成する工程と、前記半導体構成体間において前記絶縁層および前記ベース板を切断して、前記半導体構成体が少なくとも１つ含まれる半導体装置を複数個得る工程と、を含むことを特徴とするものである。

この発明によれば、少なくとも熱硬化性樹脂を含む絶縁材料からなるベース板に設けられた開口部内に上下導通部を設けているので、ベース板に形成される上下導通用の開口部の径が小さくなっても、上下導通部を含むベース板下に下層配線を形成するための電解メッキ時に当該開口部内に気泡などが全く入り込まないようにすることができる。

（第１実施形態）
図１はこの発明の第１実施形態としての半導体装置の断面図を示す。この半導体装置は、平面方形状のベース板１を備えている。ベース板１は、例えば、エポキシ系樹脂やポリイミド系樹脂などからなる熱硬化性樹脂中にガラス繊維やアラミド繊維などの補強材を混入したものからなっている。この場合、ベース板１の所定の複数箇所には上下導通用の第１、第２の開口部２、３が設けられ、第１、第２の開口部２、３内には未硬化状態において銅ペーストなどの導電性ペーストを硬化して形成された第１、第２の上下導通部４、５が設けられている。

ベース板１の上面の所定の箇所には、ベース板１のサイズよりもある程度小さいサイズの平面方形状の半導体構成体６がフェイスダウンとされた状態で直接固着（搭載）されている。半導体構成体６はシリコン基板（半導体基板）７を備えている。シリコン基板７の下面には所定の機能の集積回路（図示せず）が設けられ、下面周辺部にはアルミニウム系金属などからなる複数の接続パッド８が集積回路に接続されて設けられている。接続パッド８の中央部を除くシリコン基板７の下面には酸化シリコンなどからなる絶縁膜９が設けられ、接続パッド８の中央部は絶縁膜９に設けられた開口部１０を介して露出されている。

絶縁膜９の下面にはエポキシ系樹脂やポリイミド系樹脂などからなる保護膜１１が設けられている。この場合、絶縁膜９の開口部１０に対応する部分における保護膜１１には開口部１２が設けられている。保護膜１１の下面には銅などからなる下地金属層１３が設けられている。下地金属層１３の下面全体には銅からなる配線（再配線）１４が設けられている。下地金属層１３を含む配線１４の一端部は、両開口部１０、１２を介して接続パッド８に接続されている。配線１４の接続パッド部下面には銅からなる柱状電極（外部接続用電極）１５が設けられている。

ここで、第１の上下導通部４は半導体構成体６搭載領域に配置され、第２の上下導通部５は半導体構成体６搭載領域以外の領域に配置されている。また、第１の上下導通部４（第１の開口部２）の径は柱状電極１５の径よりもある程度大きくなっている。そして、半導体構成体６は、柱状電極１５のすべてが第１の上下導通部４の上面ほぼ中央部に食い込まされ、下地金属層１３を含む配線１４のすべてがベース板１の上面に埋め込まれ、保護膜１１の下面がベース板１の上面に直接固着された状態で、ベース板１上に搭載されている。

半導体構成体６の周囲におけるベース板１の上面にはエポキシ系樹脂やポリイミド系樹脂などからなる絶縁層２１がその上面が半導体構成体６の上面とほぼほぼ面一となるように設けられている。ベース板１の第２の上下導通部５に対応する部分における絶縁層２１には上下導通用の開口部２２が設けられ、開口部２２内には未硬化状態において銅ペーストなどの導電性ペーストを硬化して形成された上下導通部２３が第２の上下導通部５の上面に接続されて設けられている。この場合、上部導通部２３（開口部２２）の径は第２の上下導通部５（第２の開口部３）の径よりもやや小さくなっている。

上下導通部２３を含む絶縁層２１の上面には銅などからなる第１の上層下地金属層２４が設けられている。第１の上層下地金属層２４の上面全体には銅からなる第１の上層配線２５が設けられている。第１の上層下地金属層２４を含む第１の上層配線２５の一端部は上下導通部２３の上面に接続されている。

半導体構成体６の上面および第１の上層配線２５を含む絶縁層２１の上面には、ベース板１と同様の材料からなる上層絶縁膜２６が設けられている。第１の上層配線２５の接続パッド部上面ほぼ中央部に対応する部分における上層絶縁膜２６には上下導通用の開口部２７が設けられ、開口部２７内には未硬化状態において銅ペーストなどの導電性ペーストを硬化して形成された上下導通部２８が第１の上層配線２５の接続パッド部上面ほぼ中央部に接続されて設けられている。

上下導通部２８を含む上層絶縁膜２６の上面には銅などからなる第２の上層下地金属層２９が設けられている。第２の上層下地金属層２９の上面全体には銅からなる第２の上層配線３０が設けられている。第２の上層下地金属層２９を含む第２の上層配線３０の一端部は上下導通部２８の上面に接続されている。

第２の上層配線３０の接続パッド部上面には別の半導体構成体３１の柱状電極１５下に設けられた半田ボール３３が接合されている。別の半導体構成体３１は、その基本的な構成が半導体構成体６と同じであるが、配線１４を含む保護膜１４の下面にエポキシ系樹脂やポリイミド系樹脂などからなる封止膜３２がその下面が柱状電極１５の下面と面一となるように設けられている点で異なり、一般的にはＣＳＰと呼ばれるものである。

第１、第２の上下導通部４、５を含むベース板１の下面には銅などからなる第１の下層下地金属層４１が設けられている。第１の下層下地金属層４１の下面全体には銅からなる第１の下層配線４２が設けられている。第１の下層下地金属層４１を含む第１の下層配線４２の一端部は第１、第２の上下導通部４、５の下面に接続されている。

第１の下層配線４２を含むベース板１の下面には、ベース板１と同様の材料からなる下層絶縁膜４３が設けられている。第１の下層配線４２の接続パッド部に対応する部分における下層絶縁膜４３には上下導通用の開口部４４が設けられ、開口部４４内には未硬化状態において銅ペーストなどの導電性ペーストを硬化して形成された上下導通部４５が第１の下層配線４２の接続パッド部下面に接続されて設けられている。

上下導通部４５を含む下層絶縁膜４３の下面には銅などからなる第２の下層下地金属層４６が設けられている。第２の下層下地金属層４６の下面全体には銅からなる第２の下層配線４７が設けられている。第２の下層下地金属層４６を含む第２の下層配線４７の一端部は上下導通部４５の下面に接続されている。第２の下層配線４７の接続パッド部下面には半田ボール４８が設けられている。複数の半田ボール４８は、下層絶縁膜４３下のほぼ全域にマトリクス状に配置されている。

次に、この半導体装置の製造方法の一例について説明する。まず、図２に示すように、図１に示す完成された半導体装置を複数個形成することが可能な面積を有し、限定する意味ではないが、補強材が含有された熱硬化性樹脂からなる平面方形状のベース板形成用シート１ａを用意する。この場合、ベース板形成用シート１ａを構成するエポキシ系樹脂などからなる熱硬化性樹脂は、半硬化状態となっている。次に、ＣＯ₂レーザなどのレーザビームを照射するレーザ加工により、ベース板形成用シート１ａの所定の複数箇所に第１、第２の開口部２、３を形成する。

次に、図３に示すように、保護シート５１を用意し、この保護シート５１の上面にベース板形成用シート１ａを載置する。次に、スクリーン印刷法などにより、ベース板形成用シート１ａの第１、第２の開口部２、３内に銅ペーストなどの導電性ペーストからなる第１、第２の上下導通部形成用ペースト４ａ、５ａを充填する。

次に、図４に示すように、第１の上下導通部形成用ペースト４ａの上面ほぼ中央部に半導体構成体６の柱状電極１５の下面を位置合わせして仮圧着（仮固着）する。すなわち、加熱機構付きのボンディングツール（図示せず）を用い、半導体構成体６の柱状電極１５の下面を、予め加熱した状態で比較的低い圧力をかけながら、上下導通部形成用ペースト４ａの上面ほぼ中央部に仮圧着する。この状態では、ベース板形成用シート１ａ上に複数の半導体構成体６が相互に離間されて仮固着されている。

次に、一対の加熱加圧板（図示せず）を用いて上下から加熱加圧する。すると、図５に示すように、まず、柱状電極１５のすべてが第１の上下導通部形成用ペースト４ａの上面ほぼ中央部に食い込み、下地金属層１３を含む配線１４のすべてが上下導通部形成用ペースト４ａを圧縮しながらベース板形成用シート１ａの上面に埋め込まれ、保護膜１１の下面がベース板形成用シート１ａの上面に圧接する状態となり、次いで、ベース板形成用シート１ａ中のエポキシ系樹脂などからなる熱硬化性樹脂が硬化し、ベース板１が形成され、且つ、第１、第２の上下導通部形成用ペースト４ａ、５ａが硬化し、第１、第２の上下導通部４、５が形成される。

これにより、半導体構成体６は、柱状電極１５のすべてが第１の上下導通部４の上面ほぼ中央部に食い込まされ、下地金属層１３を含む配線１４のすべてがベース板１の上面に埋め込まれ、保護膜１１の下面がベース板１の上面に直接固着された状態で、ベース板１上に搭載される。

次に、図６に示すように、半導体構成体６の周囲における第２の上下導通部５を含むベース板１の上面に、スクリーン印刷法やスピンコート法などにより、エポキシ系樹脂などからなる液状の熱硬化性樹脂を塗布し、硬化させることにより、絶縁層２１をベース板１の上面に固着するとともに半導体構成体６の側面に固着する。この場合、絶縁層２１の上面は半導体構成体６の上面とほぼ面一となるようにすることが好ましい。

次に、図７に示すように、ＣＯ₂レーザなどのレーザビームを照射するレーザ加工により、第２の上下導通部５の上面ほぼ中央部上における絶縁層２１に開口部２２を形成する。次に、絶縁層２１の開口部２２内に、スクリーン印刷法などにより、銅ペーストなどの導電性ペーストからなる上部導通部形成用ペーストを充填し、硬化させることにより、上下導通部２３を第２の上下導通部５の上面に接続させて形成する。そして、この状態では、ベース板１および絶縁層２１は硬化しているので、次に、保護シート５１を剥離する。

次に、図８に示すように、半導体構成体６の上面および上下導通部２３を含む絶縁層２１の下面全体に第１の上層下地金属層２４を形成し、また、第１、第２の上下導通部４、５を含むベース板１の下面全体に第１の下層下地金属層４１を形成する。この場合、第１の上層下地金属層２４および第１の下層下地金属層４１は、無電解メッキにより形成された銅層のみであってもよく、またスパッタにより形成された銅層のみであってもよく、さらにスパッタにより形成されたチタンなどの薄膜層上にスパッタにより銅層を形成したものであってもよい。

次に、第１の上層下地金属層２４の上面に上層メッキレジスト膜５２をパターン形成し、また、第１の下層下地金属層４１の下面に下層メッキレジスト膜５３をパターン形成する。この場合、第１の上層配線２５形成領域に対応する部分における上層メッキレジスト膜５２には開口部５４が形成されている。また、第１の下層配線４２形成領域に対応する部分における下層メッキレジスト膜５３には開口部５５が形成されている。

次に、第１の上層下地金属層２４および第１の下層下地金属層４１をメッキ電流路として銅の電解メッキを行なうことにより、上層メッキレジスト膜５２の開口部５４内の第１の上層下地金属層２４の上面に第１の上層配線２５を形成し、また、下層メッキレジスト膜５３の開口部５５内の第１の下層下地金属層４１の下面に第１の下層配線４２を形成する。

この場合、ベース板１の第１、第２の開口部２、３内には硬化した第１、第２の上下導通部４、５が形成されているため、第１、第２の上下導通部４、５を含むベース板１の下面は平坦となっている。この結果、第１、第２の上下導通部４、５を含むベース板１の下面全体に形成された第１の下層下地金属層４１の下面も平坦となる。また、絶縁膜２１の開口部２２内には硬化した上下導通部２３が形成されているため、上下導通部２３を含む絶縁膜２１の上面は平坦となっている。この結果、上下導通部２３を含む絶縁膜２１の上面全体に形成された第１の上層下地金属層２４の上面も平坦となる。

したがって、ベース板１の第１、第２の開口部２、３の径が小さくなっても、下層メッキレジスト膜５３の開口部５５内の第１の下層下地金属層４１の下面に第１の下層配線４２を電解メッキにより形成するとき、ベース板１の第１、第２の開口部２、３内に気泡などが全く入り込まないようにすることができる。また、絶縁層２１の開口部２２の径が小さくなっても、上層メッキレジスト膜５２の開口部５４内の第１の上層下地金属層２４の上面に第１の上層配線２５を電解メッキにより形成するとき、絶縁層２１の開口部２２内に気泡などが全く入り込まないようにすることができる。

次に、両メッキレジスト膜５２、５３を剥離し、次いで、第１の上層配線２５および第１の下層配線４２をマスクとして第１の上層下地金属層２４および第１の下層下地金属層４１の不要な部分をエッチングして除去すると、図９に示すように、第１の上層配線２５下にのみ第１の上層下地金属層２４が残存され、また、第１の下層配線４２上にのみ第１の下層下地金属層４１が残存される。この状態では、第１の上層下地金属層２４を含む第１の上層配線２５の一端部は上下導通部２３の上面に接続されている。また、第１の下層下地金属層４１を含む第１の下層配線４２の一端部は第１、第２の上下導通部４、５の下面に接続されている。

次に、図１０に示すように、補強材が含有された熱硬化性樹脂からなる平面方形状の上層絶縁膜形成用シート２６ａおよび下層絶縁膜形成用シート４３ａを用意する。この場合、両シート２６ａ、４３ａを構成するエポキシ系樹脂などからなる熱硬化性樹脂は、半硬化状態となっている。また、両シート２６ａ、４３ａの所定の複数箇所にレーザ加工により形成された開口部２７、４４内には、スクリーン印刷法などにより、銅ペーストなどの導電性ペーストからなる上下導通部形成用ペースト２８ａ、４５ａが充填されている。

そして、下層絶縁膜形成用シート４３ａの上面にベース板１下に形成された第１の下層配線４２を位置合わせして配置し、絶縁層２１上に形成された第１の上層配線２５の上面に上層絶縁膜形成用シート２６ａを位置合わせして配置する。この状態では、第１の下層配線４２の接続パッド部下面ほぼ中央部は上下導通部形成用ペースト４５ａの上面に配置されている。また、上下導通部形成用ペースト２８ａの下面は第１の上層配線２５の接続パッド部上面ほぼ中央部に配置されている。

次に、一対の加熱加圧板（図示せず）を用いて上下から加熱加圧する。すると、図１１に示すように、上層絶縁膜形成用シート２６ａ中のエポキシ系樹脂などからなる熱硬化性樹脂が硬化し、第１の上層配線２５を含む絶縁層２１の上面に上層絶縁膜２６が形成され、且つ、上下導通部形成用ペースト２８ａが硬化し、上下導通部２８が形成される。この状態では、上下導通部２８の下面は第１の上層配線２５の接続パッド部上面ほぼ中央部に接続されている。

また、下層絶縁膜形成用シート４３ａ中のエポキシ系樹脂などからなる熱硬化性樹脂が硬化し、第１の下層配線４２を含むベース板１の下面に下層絶縁膜４３が形成され、且つ、上下導通部形成用ペースト４５ａが硬化し、上下導通部４５が形成される。この状態では、上下導通部４５の上面は第１の下層配線４２の接続パッド部下面ほぼ中央部に接続されている。

次に、図１２に示すように、銅の無電解メッキなどにより、上下導通部２８を含む上層絶縁膜２６の下面全体に第２の上層下地金属層２９を形成し、また、上下導通部４５を含む下層絶縁膜４３の下面全体に第２の下層下地金属層４６を形成する。次に、第２の上層下地金属層２９の上面に上層メッキレジスト膜５６をパターン形成し、また、第２の下層下地金属層４６の下面に下層メッキレジスト膜５７をパターン形成する。この場合、第２の上層配線３０形成領域に対応する部分における上層メッキレジスト膜５６には開口部５８が形成されている。また、第２の下層配線４７形成領域に対応する部分における下層メッキレジスト膜５７には開口部５９が形成されている。

次に、第２の上層下地金属層２９および第２の下層下地金属層４６をメッキ電流路として銅の電解メッキを行なうことにより、上層メッキレジスト膜５６の開口部５８内の第２の上層下地金属層２９の上面に第２の上層配線３０を形成し、また、下層メッキレジスト膜５７の開口部５９内の第２の下層下地金属層４６の下面に第２の下層配線４７を形成する。

この場合も、上層絶縁膜２６の開口部２７内には硬化した上下導通部２８が形成されているため、上下導通部２８を含む上層絶縁膜２６の上面は平坦となっている。この結果、上下導通部２８を含む上層絶縁膜２６の上面全体に形成された第２の上層下地金属層２９の上面も平坦となる。また、下層絶縁膜４３の開口部４４内には硬化した上下導通部４５が形成されているため、上下導通部４５を含む下層絶縁膜４３の下面は平坦となっている。この結果、上下導通部４５を含む下層絶縁膜４３の下面全体に形成された第２の下層下地金属層４６の下面も平坦となる。

したがって、上層絶縁膜２６の開口部２７の径が小さくなっても、上層メッキレジスト膜５６の開口部５８内の第２の上層下地金属層２９の上面に第２の上層配線３０を電解メッキにより形成するとき、上層絶縁膜２６の開口部２７内に気泡などが全く入り込まないようにすることができる。また、下層絶縁膜４３の開口部４４の径が小さくなっても、下層メッキレジスト膜５７の開口部５９内の第２の下層下地金属層４６の下面に第２の下層配線４７を電解メッキにより形成するとき、下層絶縁膜４３の開口部４４内に気泡などが全く入り込まないようにすることができる。

次に、両メッキレジスト膜５６、５８を剥離し、次いで、第２の上層配線３０および第２の下層配線４７をマスクとして第２の上層下地金属層２９および第２の下層下地金属層４６の不要な部分をエッチングして除去すると、図１３に示すように、第２の上層配線３０下にのみ第２の上層下地金属層２９が残存され、また、第２の下層配線４７上にのみ第２の下層下地金属層４６が残存される。この状態では、第２の上層下地金属層２９を含む第２の上層配線３０の一端部は上下導通部２８の上面に接続されている。また、第２の下層下地金属層４６を含む第２の下層配線４７の一端部は上下導通部４５の下面に接続されている。

次に、図１４に示すように、第２の下層配線４７の接続パッド部下面に半田ボール４８を形成する。次に、第２の上層配線３０の接続パッド部上面に、別途、製造しておいた半導体構成体３１の柱状電極１５下の半田ボール３３を接合する。次に、互いに隣接する半導体構成体６間において、上層絶縁膜２６、絶縁層２１、ベース板１および下層絶縁膜４３を切断すると、図１に示す半導体装置が複数個得られる。なお、半導体構成体３１を搭載する前に、上層絶縁膜２６、絶縁層２１、ベース板１および下層絶縁膜４３を切断し、この後、半導体構成体３１を搭載するようにしてもよい。

ところで、上記従来の半導体装置では、上面側に複数の柱状電極を有する半導体構成体をベース板の上面に接着層を介して接着し、半導体構成体の周囲におけるベース板の上面に絶縁層を設け、半導体構成体および絶縁層の上面に上層絶縁膜を設け、上層絶縁膜の上面に上層配線を上層絶縁膜の開口部を介して半導体構成体の柱状電極に接続させて設け、上層配線の接続パッド部を除く部分をオーバーコート膜で覆い、上層配線の接続パッド部上に半田ボールを設けているので、別の半導体構成体を搭載することができる構造とはなっていない。

これに対し、図１に示す半導体装置では、上層絶縁膜２６の上面に第２の上層配線３０を設け、この第２の上層配線３０を上下導通部２７、第１の上層配線２５および上下導通部２３、５を介して第１の下層配線４２に電気的に接続しているので、第２の上層配線３０上に別の半導体構成体３１を搭載することができる。

（第２実施形態）
図１５はこの発明の第２実施形態としての半導体装置の断面図を示す。この半導体装置において、図１に示す半導体装置と異なる点は、半導体構成体６を、配線１４の接続パッド部下面に柱状電極１５が設けられていない構造とした点である。この場合、下地金属層１３を含む配線（再配線）１４のすべては、その接続パッド部下面が第１の上下導通部４の上面に接続された状態で、ベース板１の上面に埋め込まれ、保護膜１１の下面はベース板１の上面に直接固着されている。また、第２の上下導通部５の上部はベース板１の上面から突出され、絶縁層２１内に配置されている。

次に、この半導体装置の製造方法の一例について説明する。まず、図１６に示すように、図１５に示す完成された半導体装置を複数個形成することが可能な面積を有し、限定する意味ではないが、補強材が含有された熱硬化性樹脂からなる平面方形状のベース板形成用シート１ａを用意する。この場合も、ベース板形成用シート１ａを構成するエポキシ系樹脂などからなる熱硬化性樹脂は、半硬化状態となっている。次に、ベース板形成用シート１ａの上面に、後述する突出部を形成するための突出部形成用シート６１を貼り付ける（積層する）。

次に、図１７に示すように、ＣＯ₂レーザなどのレーザビームを照射するレーザ加工により、ベース板形成用シート１ａおよび突出部形成用シート６１の所定の複数箇所に第１、第２の開口部２、３を形成する。次に、図１８に示すように、保護シート６２を用意し、この保護シート６２の上面にベース板形成用シート１ａを載置する。次に、スクリーン印刷法などにより、ベース板形成用シート１ａおよび突出部形成用シート６１の第１、第２の開口部２、３内に銅ペーストなどの導電性ペーストからなる第１、第２の上下導通部形成用ペースト４ａ、５ａを充填する。次に、突出部形成用シート６１を剥離すると、図１９に示すように、第１、第２の上下導通部形成用ペースト４ａ、５ａの上部がベース板形成用シート１ａの上面から突出部形成用シート６１の厚さに相当する分だけ突出された状態となる。

次に、図２０に示すように、ベース板形成用シート１ａの上面から突出された第１の上下導通部形成用ペースト４ａの上面に半導体構成体６の配線１４の接続パッド部下面を位置合わせして仮圧着（仮固着）する。すなわち、加熱機構付きのボンディングツール（図示せず）を用い、半導体構成体６の配線１４の接続パッド部下面を、予め加熱した状態で比較的低い圧力をかけながら、第１の上下導通部形成用ペースト４ａの上面に仮圧着する。この状態では、ベース板形成用シート１ａ上に複数の半導体構成体６が相互に離間されて仮固着されている。

次に、一対の加熱加圧板（図示せず）を用いて上下から加熱加圧する。すると、図２１に示すように、まず、半導体構成体６の配線１４の接続パッド部下面で第１の上下導通部形成用ペースト４ａのベース板形成用シート１ａの上面から突出された突出部をベース板形成用シート１ａの第１の開口部２内に完全に押し込み、次いで、下地金属層１３を含む配線１４のすべてが上下導通部形成用ペースト４ａを圧縮しながらベース板形成用シート１ａの上面に埋め込まれ、保護膜１１の下面がベース板形成用シート１ａの上面に圧接する状態となり、次いで、ベース板形成用シート１ａ中のエポキシ系樹脂などからなる熱硬化性樹脂が硬化し、ベース板１が形成され、且つ、第１、第２の上下導通部形成用ペースト４ａ、５ａが硬化し、第１、第２の上下導通部４、５が形成される。この場合、第２の上下導通部５は加熱されるだけで加圧されないので、その上部はベース板１の上面から突出されたままである。

これにより、半導体構成体６は、ベース板１の上面の所定の箇所にフェイスダウンとされた状態で直接固着される。すなわち、下地金属層１３を含む配線１４のすべては、その接続パッド部下面が第１の上下導通部４の上面に接続された状態で、ベース板１の上面に埋め込まれ、保護膜１１の下面はベース板１の上面に直接固着される。ここで、図２０に示す状態において、第１の上下導通部形成用ペースト４ａの上部をベース板形成用シート１ａの上面から突出させているのは、下面全体が平坦な配線１４の接続パッド部下面を蛇１の上下導通部４の上面に確実に且つ強固に固着させるためである。

次に、図２２に示すように、半導体構成体６の周囲における第２の上下導通部５を含むベース板１の上面に、スクリーン印刷法やスピンコート法などにより、エポキシ系樹脂などからなる液状の熱硬化性樹脂を塗布し、硬化させることにより、絶縁層２１をその上面が半導体構成体６の上面とほぼ面一となるように形成する。

次に、ＣＯ₂レーザなどのレーザビームを照射するレーザ加工により、第２の上下導通部５の上面ほぼ中央部上における絶縁層２１に開口部２２を形成する。次に、絶縁層２１の開口部２２内に、スクリーン印刷法などにより、銅ペーストなどの導電性ペーストからなる上部導通部形成用ペーストを充填し、硬化させることにより、上下導通部２３を第２の上下導通部５の上面に接続させて形成する。次に、保護シート６２を剥離する。以下の工程は、上記第１実施形態の場合と同じであるので、その説明を省略する。

（第３実施形態）
図２３はこの発明の第３実施形態としての半導体装置の断面図を示す。この半導体装置において、図１５に示す半導体装置と異なる点は、半導体構成体６を、配線１４を含む保護膜１１の下面にソルダーレジストなどからなるオーバーコート膜１６を設け、配線１４の接続パッド部に対応する部分におけるオーバーコート膜１６に開口部１７を設けた構造とした点である。この場合、半導体構成体６は、第１の上下導通部４のベース板１の上面から突出された突出部がオーバーコート膜１６の開口部１７内に入り込んで配線１４の接続パッド部下面に接続され、オーバーコート膜１６の下面がベース板１の上面に直接固着された状態で、ベース板１上に搭載されている。

（第４実施形態）
図２４はこの発明の第４実施形態としての半導体装置の断面図を示す。この半導体装置において、図１に示す半導体装置と大きく異なる点は、下層配線および上層配線を共に１層とした点である。すなわち、下層配線４２を含むベース板１の下面には、スクリーン印刷法やスピンコート法などにより、ソルダーレジストなどからなる下層絶縁膜７１が形成されている。下層配線４２の接続パッド部に対応する部分における下層絶縁膜７１に形成された開口部７２内およびその下方には半田ボール４８が下層配線４２の接続パッド部下面に接続されて形成されている。

半導体構成体６の上面および半導体構成体６の周囲における第２の上下導通部５を含むベース板１の上面には絶縁層２１が形成されている。絶縁層２１の上面には上層下地金属層２４を含む上層配線２５が形成されている。上層配線２５の接続パッド部上面には別の半導体構成体３１の柱状電極１５下に設けられた半田ボール３３が接合されている。この場合、図６に示すような工程において、半導体構成体６の上面および半導体構成体６の周囲における第２の上下導通部５を含むベース板１の上面に絶縁層２１を形成する。

（その他の実施形態）
例えば、上記第１実施形態では、互いに隣接する半導体構成体６間において切断したが、これに限らず、２個またはそれ以上の半導体構成体６を１組として切断し、マルチチップモジュール型の半導体装置を得るようにしてもよい。また、ベース板１の下面に、上下導通部３に接続される第１の下層配線２３を設け、この第１の下層配線(配線）４２の接続パッド部に、上下導通部４５および第２の下層配線４７を介して半田ボール４８を接続しているが、上下導通部４下に、直接、半田ボールや電子部品を接合してもよい。また、例えば、上記第１実施形態では、第２の上層配線３０の接続パッド部上にＣＳＰと呼ばれる半導体構成体３１を搭載しているが、これに限らず、ベアチップなどの他の半導体構成体やコンデンサ、抵抗などのチップ部品などからなる電子部品を搭載するようにしてもよい。

この発明の第１実施形態としての半導体装置の断面図。図１に示す半導体装置の製造方法の一例において、当初の工程の断面図。図２に続く工程の断面図。図３に続く工程の断面図。図４に続く工程の断面図。図５に続く工程の断面図。図６に続く工程の断面図。図７に続く工程の断面図。図８に続く工程の断面図。図９に続く工程の断面図。図１０に続く工程の断面図。図１１に続く工程の断面図。図１２に続く工程の断面図。図１３に続く工程の断面図。この発明の第２実施形態としての半導体装置の断面図。図１５に示す半導体構成体の製造方法の一例において、所定の工程の断面図。図１９に続く工程の断面図。図１７に続く工程の断面図。図１８に続く工程の断面図。図１９に続く工程の断面図。図２０に続く工程の断面図。図２１に続く工程の断面図。この発明の第３実施形態としての半導体装置の断面図。この発明の第４実施形態としての半導体装置の断面図。

符号の説明

１ベース板
４第１の上下導通部
５第２の上下導通部
６半導体構成体
７シリコン基板（半導体基板）
８接続パッド
１４配線（再配線）
１５柱状電極（外部接続用電極）
２１絶縁層
２３上下導通部
２５第１の上層配線
２６上層絶縁膜
３０第２の上層配線
３１別の半導体構成体
４２第１の下層配線（配線）
４３下層絶縁膜
４５上下導通部
４７第２の下層配線
４８半田ボール

Claims

少なくとも半硬化状態の熱硬化性樹脂を含む絶縁材料からなるベース板形成用シートに上下導通用の開口部を形成する工程と、
前記ベース板形成用シートの開口部内に導電性ペーストからなる上下導通部形成用ペーストを充填する工程と、
前記上下導通部形成用ペーストを含む前記ベース板形成用シート上に、半導体基板、該半導体基板の一面に設けられた複数の外部接続用電極を有する複数の半導体構成体を相互に離間させて配置する工程と、
前記ベース板形成用シート中の熱硬化性樹脂を硬化させてベース板を形成するとともに、前記上下導通部形成用ペーストを硬化させて上下導通部を形成し、且つ、前記ベース板上に前記半導体構成体を、前記外部接続用電極を前記上下導通部に食い込ませた状態で、固着する工程と、
少なくとも前記半導体構成体の周囲における前記ベース板上に絶縁層を形成する工程と、
前記半導体構成体間において前記絶縁層および前記ベース板を切断して、前記半導体構成体が少なくとも１つ含まれる半導体装置を複数個得る工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
請求項１に記載の発明において、前記半導体構成体は、再配線の接続パッド部上に設けられた前記外部接続用電極としての柱状電極を有するものであり、前記柱状電極を前記上下導通部に食い込ませるとともに前記再配線を前記ベース板に埋め込むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
請求項１または２に記載の発明において、前記ベース板形成用シートの開口部内に上下導通部形成用ペーストを充填する工程は、前記ベース板形成用シート下に保護シートを配置し、前記ベース板形成用シートの開口部内に上下導通部形成用ペーストを充填する工程であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
請求項３に記載の発明において、前記上下導通部形成用ペーストを含む前記ベース板形成用シート上に前記半導体構成体を配置する工程は、前記半導体構成体を予め加熱しておき、加熱加圧により、前記半導体構成体の外部接続用電極を前記上下導通部形成用ペーストに仮固着する工程であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
請求項４に記載の発明において、前記ベース板上に前記半導体構成体を固着する工程後に、前記保護シートを剥離することを特徴とする半導体装置の製造方法。
少なくとも半硬化状態の熱硬化性樹脂を含む絶縁材料からなるベース板形成用シートに上下導通用の開口部を形成する工程と、
前記ベース板形成用シートの開口部内およびその上方に導電性ペーストからなる上下導通部形成用ペーストを形成する工程と、
前記上下導通部形成用ペーストを含む前記ベース板形成用シート上に、半導体基板および該半導体基板の一面に設けられた複数の再配線を有する複数の半導体構成体を相互に離間させて配置する工程と、
前記ベース板形成用シート中の熱硬化性樹脂を硬化させてベース板を形成するとともに、前記上下導通部形成用ペーストを硬化させて上下導通部を形成し、且つ、前記ベース板上に前記半導体構成体を、前記再配線の接続パッド部を前記上下導通部に接続させ、且つ、前記再配線を前記ベース板に埋め込んだ状態で、固着する工程と、
少なくとも前記半導体構成体の周囲における前記ベース板上に絶縁層を形成する工程と、
前記半導体構成体間において前記絶縁層および前記ベース板を切断して、前記半導体構成体が少なくとも１つ含まれる半導体装置を複数個得る工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
少なくとも半硬化状態の熱硬化性樹脂を含む絶縁材料からなるベース板形成用シートに上下導通用の開口部を形成する工程と、
前記ベース板形成用シートの開口部内およびその上方に導電性ペーストからなる上下導通部形成用ペーストを形成する工程と、
前記上下導通部形成用ペーストを含む前記ベース板形成用シート上に、半導体基板、該半導体基板の一面に設けられた複数の再配線および該再配線の接続パッド部以外を覆うオーバーコート膜を有する複数の半導体構成体を相互に離間させて配置する工程と、
前記ベース板形成用シート中の熱硬化性樹脂を硬化させてベース板を形成するとともに、前記上下導通部形成用ペーストを硬化させて上下導通部を形成し、且つ、前記ベース板上に前記半導体構成体を、前記上下導通部の前記開口部の上方に形成された部分を前記再配線の接続パッド部に接続させた状態で、固着する工程と、
少なくとも前記半導体構成体の周囲における前記ベース板上に絶縁層を形成する工程と、
前記半導体構成体間において前記絶縁層および前記ベース板を切断して、前記半導体構成体が少なくとも１つ含まれる半導体装置を複数個得る工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
請求項６または７に記載の発明において、前記ベース板形成用シートに開口部を形成する工程は、前記ベース板形成用シート上に突出部形成用シートを積層し、前記ベース板形成用シートおよび前記突出部形成用シートに開口部を形成する工程であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
請求項８に記載の発明において、前記ベース板形成用シートの開口部内およびその上方に上下導通部形成用ペーストを形成する工程は、前記ベース板形成用シート下に保護シートを配置し、前記ベース板形成用シートおよび前記突出部形成用シートの開口部内に上下導通部形成用ペーストを充填し、この後前記突出部形成用シートを剥離して、前記上下導通部形成用ペーストの上部を前記ベース板形成用シート上に突出させる工程であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
請求項９に記載の発明において、前記ベース板上に前記半導体構成体を固着する工程後に、前記保護シートを剥離することを特徴とする半導体装置の製造方法。
請求項１、２、６、７のいずれかに記載の発明において、さらに、前記上下導通部を含む前記ベース板下に下層配線を前記上下導通部に接続させて形成する工程を備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。